KR102335724B1 - 성막장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법 - Google Patents

성막장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 성막장치는 증착재료를 수납하는 복수의 도가니를 포함하는 증착원과, 상기 증착원 상에 설치되며, 상기 복수의 도가니 중 일부의 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판을 향하여 비산하는 것을 막는 방착부재를 포함하며, 상기 방착부재는, 상기 일부의 도가니의 위치에 대응하는 위치에 설치되며 상기 증착원으로부터 볼 때 오목한 형상을 가지는 오목부를 포함한다.

Description

성막장치, 성막방법, 및 전자 디바이스 제조방법 {FILM FORMING APPARATUS, FILM FORMING METHOD AND METHOD OF MANUFACTURING ELECTRONIC DEVICE}
본 발명은 성막장치 및 성막방법에 관한 것으로, 특히, 금속성 재료를 기판에 성막하기 위한 금속증착원의 방착부재의 구조에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치로서 유기 EL 표시 장치가 각광을 받고 있다. 유기 EL 표시장치는 자발광 디스플레이로서, 응답 속도, 시야각, 박형화 등의 특성이 액정 패널 디스플레이보다 우수하여, 모니터, 텔레비전, 스마트폰으로 대표되는 각종 휴대 단말 등에서 기존의 액정 패널 디스플레이를 빠르게 대체하고 있다. 또한, 자동차용 디스플레이 등으로도 그 응용분야를 넓혀가고 있다.
유기 EL 표시장치의 소자는 2개의 마주보는 전극(캐소드 전극, 애노드 전극) 사이에 발광을 일으키는 유기물 층이 형성된 기본 구조를 가진다. 유기 EL 표시 장치 소자의 유기물층 및 전극층은 성막장치의 진공 챔버 내에서 증착재료가 수용된 증착원을 가열하여 증착재료를 증발시켜, 화소 패턴이 형성된 마스크를 통해 기판에 증착시킴으로써 제조된다.
특히, 전극재료를 기판에 성막하기 위한 증착원(700)은 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 도가니(710~770)가 원주상으로 배치되고, 복수의 도가니 중 실제로 성막에 사용되는 도가니(710)가 증착위치로 회전이동하여 기판을 향해 전극재료를 증발시킨다. 이러한 형태의 금속증착원을 리볼버라고 부르는데, 증착위치가 아닌 위치에 있는 도가니(720~770), 특히, 다음번 증착을 위해 예열위치에 있는 도가니(760)와 사용후위치에 있는 도가니(730)의 경우 도가니의 온도가 상대적으로 높아 해당 도가니로부터 증착재료가 비산한다.
종래의 성막장치에서는 이러한 예열위치에 있는 도가니(760)와 사용후위치에 있는 도가니(730)로부터 비산된 금속성 재료가 기판 또는 진공챔버내의 다른 부품에 퇴적되는 것을 막기 위해, 평판형태의 방착판(780)을 사용하여 왔다.
그러나, 평판형태의 방착판(780)의 경우, 도 1(b)에 도시한 바와 같이, 예열위치 또는 사용후(또는 증착후) 위치의 도가니(760, 730)로부터 비산된 금속성 재료가 방착판(780)에서 반사되거나 방착판(780)에 퇴적된 금속성 재료가 다시 증발하거나 하여 성막장치의 챔버내의 다른 부분을 오염시키는 문제가 있다.
본 발명은, 증착위치가 아닌 위치에 있는 도가니로부터의 금속성 증착재료가 기판으로 향하는 것을 막으면서도, 이러한 금속성 증착재료가 방착부재에서의 반사나 재증발에 의해 성막장치의 챔버내의 다른 부분을 오염시키는 것을 방지할 수 있는, 성막장치, 성막방법 및 전자디바이스 제조방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 따른 성막장치는 증착재료를 수납하는 복수의 도가니를 포함하는 증착원과, 상기 증착원 상에 설치되며, 상기 복수의 도가니 중 일부의 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판을 향하여 비산하는 것을 막는 방착부재를 포함하며, 상기 방착부재는, 상기 일부의 도가니의 위치에 대응하는 위치에 설치되며 상기 증착원으로부터 볼 때 오목한 형상을 가지는 오목부를 포함한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 성막방법은, 본 발명의 일 양태에 따른 성막장치를 사용하여, 유기 EL 표시 소자의 전극층을 형성한다.
본 발명의 다른 일 양태에 따른 유기 EL 표시 소자 제조방법은, 본 발명의 일 양태에 따른 성막방법을 사용하여 유기 EL 표시 소자를 제조한다.
본 발명에 의하면, 예열위치에 있는 도가니와 사용후(증착후) 위치에 있는 도가니로부터 기판이나 챔버내의 다른 부분을 향해 금속성 증착재료가 비산하는 것을 막기 위한 방착부재에 오목부를 형성하여, 예열위치 또는 사용후(증착후) 위치의 도가니로부터 비산된 금속성 증착재료가 방착부재의 오목부내로 들어가도록 함으로써, 이들 도가니로부터 비산된 금속성 증착재료가 방착부재에서 반사 내지 재증발되어 성막장치내의 다른 부분으로 향하는 것을 저감할 수 있다. 즉, 방착부재에서의 금속성 증착재료의 반사 내지 재증발로 인해 성막장치의 챔버내가 오염되는 것을 저감할 수 있다.
도 1은 종래의 금속증착원의 구조 및 방착판의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 2는 유기 EL 표시장치의 제조라인의 일부의 모식도이다
도 3은 본 발명에 따른 성막장치의 모식도이다.
도 4는 본 발명에 따른 방착부재의 구조를 나타내는 모식도이다.
도 5는 유기 EL 표시장치의 구조를 나타내는 모식도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 설명한다. 다만, 이하의 실시형태 및 실시예는 본 발명의 바람직한 구성을 예시적으로 나타내는 것일 뿐이며, 본 발명의 범위는 이들 구성에 한정되지 않는다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 장치의 하드웨어 구성 및 소프트웨어 구성, 처리 흐름, 제조조건, 크기, 재질, 형상 등은, 특히 특정적인 기재가 없는 한, 본 발명의 범위를 이것으로 한정하려는 취지인 것은 아니다.
본 발명은, 금속증착원으로부터 기판으로의 금속성 증착재료의 비산을 막기 위한 방착부재를 포함하는 성막장치, 이를 사용한 성막 방법, 및 전자 디바이스 제조방법에 관한 것으로, 특히, 금속증착원의 방착부재에 퇴적된 금속성 증착재료가 방착부재에서 반사 내지 재증발하여 성막장치의 챔버내를 오염시키는 것을 저감시키기 위한 것이다.
본 발명은, 평행 평판의 기판의 표면에 진공 증착에 의해 소망하는 패턴의 박막(재료층)을 형성하는 장치에 바람직하게 적용할 수 있다. 기판의 재료로는 유리, 수지, 금속 등의 임의의 재료를 선택할 수 있고, 또한 증착 재료로서도 유기 재료, 금속성 재료(금속, 금속 산화물 등) 등의 임의의 재료를 선택할 수 있다. 본 발명의 기술은, 구체적으로는, 유기 전자 디바이스(예를 들면, 유기 EL 표시장치, 박막 태양 전지), 광학 부재 등의 제조 장치에 적용 가능하다. 그 중에서도, 유기 EL 표시장치의 제조 장치에 있어서는, 고온에서 금속성 재료를 기판을 향해 증발시켜 유기 EL 표시소자의 전극층을 형성하고 있기 때문에, 본 발명의 바람직한 적용예의 하나이다.
<전자 디바이스 제조 라인>
도 2는 전자 디바이스의 제조 라인의 구성의 일부를 모식적으로 도시한 평면도이다. 도 2의 제조 라인은 예를 들면 스마트폰 용의 유기 EL 표시장치의 표시 패널의 제조에 이용된다. 스마트폰 용의 표시 패널의 경우, 예를 들면 약 1800 ㎜ × 약 1500 ㎜의 사이즈의 기판에 유기 EL의 성막을 행한 후, 해당 기판을 다이싱하여 복수의 작은 사이즈의 패널이 제작된다.
전자 디바이스의 제조 라인은 일반적으로 도 2에 도시한 바와 같이, 복수의 성막실(111, 112)과 반송실(110)을 구비한다. 반송실(110) 내에는 기판(10)을 보유 지지하고 반송하는 반송 로봇(119)이 설치되어 있다. 반송 로봇(119)은 예를 들면 다관절 암에, 기판(10)을 보유 지지하는 로봇 핸드가 장착된 구조를 갖는 로봇으로서, 각 성막실로의 기판(10)의 반입/반출을 수행한다.
각 성막실(111, 112)에는 각각 성막 장치(증착 장치라고도 부름)가 설치되어 있다. 반송 로봇(119)과의 기판(10)의 전달, 기판(10)과 마스크의 상대 위치의 조정(얼라인먼트), 마스크 상으로의 기판(10)의 고정, 성막(증착) 등의 일련의 성막 프로세스는, 성막 장치에 의해 자동적으로 행해진다.
이하, 성막실의 성막 장치의 구성에 대하여 설명한다.
<성막 장치>
도 3는 성막 장치, 특히, 금속전극층을 형성하는데 사용되는 금속성 증착재료의 성막장치(2)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
성막 장치는 진공 챔버(20)를 구비한다. 진공 챔버(20)의 내부는 진공등의 감압 분위기이거나 질소 가스 등의 불활성 가스 분위기로 유지된다. 진공 챔버(20)의 내부 상부에는 기판 보유 지지 유닛(21)과 마스크 대(22)가 설치되며, 진공 챔버의 저면에는 증착원(23)이 설치된다.
기판 보유 지지 유닛(21)은 반송실(110)의 반송 로봇(119)으로부터 수취한 기판(10)을 보유지지 및 반송하는 수단으로, 기판 홀더라고도 부른다.
틀 형상의 마스크 대(22)는 기판 보유 지지 유닛(21)의 아래쪽에 설치되며, 마스크 대(22)상에는 기판(10) 상에 형성될 박막 패턴에 대응하는 개구 패턴을 갖는 마스크(222)가 놓여진다.
성막 시에는 기판 보유 지지 유닛(21)이 마스크 대(22)에 대해 상대적으로 하강하여, 기판보유지지 유닛(21)에 의해 보유지지된 기판(10)이 마스크(222) 위에 놓여지며, 진공 챔버 상부(외부)로부터 도입된 회전 샤프트(24)에 의해, 기판 보유 지지 유닛(21) 및 마스크 대(22)가 회전함으로써, 마스크(222) 및 마스크 위에 놓여진 기판(10)이 회전한다. 이는 기판상에 금속성 증착재료가 균일한 두께로 성막되도록 하기 위함이다.
도 3에는 도시되지 않았으나, 회전 샤프트 이외에 진공 챔버(20)의 상면의 외부에는 구동력을 기판보유지지 유닛 및/또는 마스크 대로 전달하기 위한 액추에이터를 포함하는 여러 구동 기구가 설치된다. 또한, 마스크 대(22) 바로 아래에는 기판 셔터(미도시)가 설치될 수 있다. 기판 셔터는 기판에 대한 성막시 이외에 기판을 덮어서 증착원(23)으로부터 증발된 증착재료가 기판에 퇴적되는 것을 막는다.
증착원(23)은 기판에 성막될 증착 재료가 수납되는 도가니(231), 히터(미도시), 방착부재(25), 증착원 셔터(26), 증발 레이트 모니터(27) 등을 포함한다.
금속성 증착재료 성막장치(2)의 증착원(23)은 진공챔버의 저면에 회전가능하게 복수 개가 설치되며, 각 증착원은 복수의 도가니(231)를 포함한다. 하나의 증착원(23)에 포함되는 도가니의 수는 5개일 수도 있고 7개일 수도 있으며, 각각의 증착원은 회전구동기구(미도시)에 의해 회전하여, 도가니를 원하는 위치로 이동시킬 수 있다. 그렇기 때문에, 금속성 증착재료 성막장치(2)의 증착원(23)을 리볼버(revolver)라고도 칭한다.
성막시에는 복수의 증착원 각각에서 증착위치(232)에 있는 도가니(231)를 히터에 의해 고온(예컨대, 1300℃)으로 가열하여 도가니(231) 내에 수납된 증착재료를 증발시켜 기판(10)에 퇴적시킨다. 증착위치(232)의 도가니(231)내의 증착재료가 소모되면, 증착원(23)을 회전 구동시켜, 증착위치(232)에 있던 도가니(231)를 증착후 위치(234)로 이동시키고, 예열 위치(237)에 있던 도가니를 증착위치(232)로 회전이동시킨다.
예열 위치(237)는 다음번에 증착위치(232)로 이동할 도가니를 미리 예열시켜두는 위치로서, 다음번에 증착위치로 이동할 도가니를 미리 가열하여 둠으로써, 증착위치(232)로 이동된 후에 해당 도가니를 가열하는데 드는 시간을 줄일 수 있어, 성막시간을 단축시킬 수 있다. 증착위치(232)와 예열위치(237)는 해당 위치의 도가니들이 서로 열간섭에 의한 영향을 받지 않도록 하나 건넌 위치의 관계에 있도록 한다. 이렇게 하여, 증착원(23)내의 모든 도가니(231)의 증착재료가 소모될 때까지 증착원(23)을 회전시켜가면서 증착을 행한다. 증착원(23)내의 도가니(231)의 모든 증착재료가 소모되면, 성막장치의 작동을 멈추고 도가니(231)내에 다시 증착재료를 충진시킨다.
증착위치(232)에 있는 도가니뿐만 아니라 예열위치(237)나 증착후 위치(234)에 있는 도가니도 상대적으로 온도가 높게 유지되기 때문에, 이들 위치에 있는 도가니로부터도 증착재료가 증발될 수 있는데, 이들 위치의 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판 또는 진공챔버내의 다른 부품으로 향하는 것을 방지하기 위해, 방착부재(25)를 증착원(23) 상에 배치한다. 따라서, 방착부재(25)에는 예열위치(237) 및 증착후 위치(234)의 도가니로부터 증발된 증착재료가 퇴적된다.
본 발명의 방착부재(25)는 후술하는 바와 같이, 방착부재(25)에 퇴적된 증착재료가 반사 내지 재증발하여 진공챔버내의 다른 구성부분을 오염시키는 것을 저감시키기 위해, 예열위치(237) 및/또는 증착후 위치(234)에 대응하는 위치에 오목부(251, 252)를 형성한다.
증착원 셔터(26)는 증착위치(232)의 도가니로부터 증발하는 증착재료가 기판에 퇴적되는 것을 일시적으로 막기 위해 설치된다. 기판으로의 성막이 개시되어야 하는 시점에 증착원 셔터는 회전 이동하여 증착위치(232)의 도가니로부터의 증착재료가 기판(10)을 향해 날아갈 수 있도록 한다.
증발 레이트 모니터(27)는 증착원(23)의 도가니(231)로부터 증착재료가 증발되는 레이트를 모니터링하는 장치로서, 금속성 증착재료 성막장치(2)는, 증착위치(232)의 도가니로부터의 증발 레이트를 모니터링하기 위한 모니터와 예열위치(237)의 도가니로부터의 증발 레이트를 모니터링하기 위한 모니터를 포함한다.
<방착부재>
상술한 바와 같이, 방착부재(25)는 금속성 증착재료 성막장치(2)의 증착원(23)에 포함되는 복수의 도가니(231) 중 증착위치(232)가 아닌 위치에 있는 도가니로부터 비산되는 증착재료가 기판 또는 진공챔버내의 다른 부품으로 향하는 것을 방지하기 위한 부품으로, 본 실시형태의 방착부재(25)는 복수의 도가니 중 증착위치(232)가 아닌 위치에 있는 적어도 하나의 도가니, 예컨대, 예열위치(237) 및/또는 증착후 위치(234)에 있는 도가니에 대응하는 위치에 도가니측에서 볼 때 오목형상인 오목부(251, 252)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 실시형태의 방착부재(25)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 방착부재(31)와 제2 방착부재(32)를 포함한다. 본 실시형태에서는 메인티넌스의 편의를 위해 방착부재가 두 개의 부재로 이루어지는 구성을 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 방착부재가 일체로 형성될 수 있고, 3개 이상의 부재로 형성될 수도 있다.
제1 방착부재(31)는 증착원(23)상에 설치되며, 증착원(23)의 증착위치(232)에 대응하는 위치에 제1 개구(311)를 가진다. 이를 통해, 증착위치(232)에 온 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판을 향할 수 있도록 한다. 이때, 제1 개구(311)의 형상은 원호형으로 제1 방착부재(31)가 일부 절결된 형상일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고, 증착위치(232)의 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판(10)을 향할 수 있는 한 다양한 형상을 가질 수 있다.
또한, 제1 방착부재(31)는 바람직하게는 증착원의 예열위치(237)에 대응하는 위치에 제2 개구(312)를 가진다. 제2 개구(312)는 후술하는 제2 방착부재(32)와 함께 예열위치(237)에 대응하는 위치에 형성된 방착부재(25)의 제1 오목부(251)를 구성한다.
제1 방착부재(31)는 바람직하게는 증착원(23)의 증착후 위치(234)에 대응하는 위치에 증착원으로부터 기판을 향한 방향으로 오목하게 형성된 제2 오목부(252)를 더 포함한다. 일반적으로, 증착위치에서 모든 증착재료가 소모되는 것은 아니며, 증착위치에서는 증발 레이트가 일정하게 유지될 수 있을 때까지만 증발이 이루어지기 때문에, 증착후 위치로 온 도가니에도 소량이지만 일부 증착재료가 남아 있게 된다. 증착후 위치(234)에 온 도가니에 남아 있는 증착재료는 도가니에 남아 있는 열로 인해 증발하여 기판을 향해 비산한다. 금속증착원의 경우 증착위치에 있는 도가니를 약 1300℃의 고온으로 가열한다. 증착후 위치로 도가니가 이동하면, 해당 도가니의 히터는 동작을 중지하고 냉각이 이루어지지만, 증착시의 가열 온도가 높아 증착후 위치의 도가니가 충분히 냉각될 때까지 시간이 걸린다. 이렇게 증착후 위치(234)의 도가니로부터 비산된 증착재료가 본 발명의 방착부재(25)의 제2 오목부(252)내로 들어가 제2 오목부 내부(증착원으로부터 볼 때, 제2 오목부의 저면 및 측벽)에 퇴적된다.
종래 기술에서와 달리 제2 오목부(252) 내부, 예컨대, 제2 오목부 저면에 퇴적된 증착재료는 제2 오목부(252)의 저면에서 반사내지 재증발 되어도 제2 오목부(252)의 측벽으로 향하여 제2 오목부(252)의 측벽에 퇴적되기 때문에, 일단 제2 오목부(252) 내로 들어온 증착재료가 다시 제2 오목부(252)를 벗어나 진공 챔버내의 다른 부분을 오염시킬 가능성이 상당부분 줄어들 게 된다. 마찬가지로, 제2 오목부(252) 측벽에서 최초로 반사 내지 재증발된 증착재료 역시 제2 오목부(252)의 저면 내지 다른쪽 측벽에 퇴적된다. 이를 통해, 증착후 위치(234)의 도가니로부터 비산된 증착재료가 방착부재(25)에서 반사 내지 재증발되어 진공 챔버내의 다른 부분을 오염시키는 것을 저감할 수 있다.
제2 오목부(252)의 입구의 크기는 증착후 위치(234)의 도가니로부터의 증착재료의 비산 각도에 따라 증착후 위치(234)의 도가니로부터 비산되는 증착재료가 가능한 많이 제2 오목부(252)내로 유도될 수 있을 정도의 크기로 하는 것이 바람직하다. 특히, 증착후 위치(234)의 도가니 내에 남아 있는 증착재료는 도가니의 입구보다 아래쪽에 있기 때문에, 상대적으로 비산 각도가 크지 않아, 후술하는 바와 같이, 제1 오목부(251)의 입구의 크기에 비해 작게 형성하여도 된다. 제2 오목부(252)의 깊이 역시, 제2 오목부내로 유도된 증착재료가 제2 오목부내에서 머물 수 있을 정도로 제2 오목부(252)의 입구의 크기에 맞춘 깊이를 가지는 것이 바람직하다. 그러나, 증착후위치(234)의 도가니는 서서히 냉각되기 때문에, 증착후 위치(234)의 도가니의 경우 상대적으로 증발량이 크지 않으므로, 후술하는 바와 같이, 제1 오목부(251)의 깊이에 비해 작게 형성되어도 된다.
제2 방착부재(32)는 제1 방착부재(31) 상에, 특히, 제1 방착부재의 제2 개구(312)를 덮도록 설치되어, 제1 방착부재(31)의 제2 개구(312)와 함께 제1 오목부(251)를 구성한다. 이에 따라, 제1 오목부(251)는 증착원의 예열위치(237)에 대응하는 위치에 형성되며, 예열위치(237)에 있는 도가니로부터 비산되는 증착재료를 제1 오목부(251)내로 유도하여 가둠으로써 진공 챔버내의 다른 부분이 오염되는 것을 저감시킨다. 즉, 제1 오목부(251)내로 들어온 증착재료는 제2 오목부(252)와 관련하여 설명한 바와 같이, 제1 오목부(251)의 저면 및 측벽에서 반사 내지 재증발하더라도 여전히 제1 오목부(251)내를 벗어나지 않게 되므로, 예열위치(237)의 도가니로부터 증발되어 비산된 증착재료가 진공챔버내의 다른 부분을 오염시키는 것을 저감할 수 있게 된다.
예열위치(237)의 도가니로부터 증발되는 증착재료의 증발 레이트 및 증발량이 증착후 위치의 도가니보다 높고 많을 뿐만 아니라, 넓은 각도로 퍼지기 때문에(증착후 위치의 도가니내에 남아 있는 증착재료는 도가니의 입구보다 아래쪽에 주로 존재하기 때문에, 상대적으로 도가니로부터 비산하는 증착재료의 각도가 작게 되는데 비해, 예열 위치의 도가니는 아직 증착재료가 채워져 있는 상태이므로, 상대적으로 넓은 각도로 증착재료가 비산한다), 제1 오목부(251)의 입구의 크기(즉, 제1 방착부재의 제2 개구의 크기)는 제2 오목부(252)의 입구의 크기보다 큰 것이 바람직하다. 또한, 예열위치(237)의 도가니로부터의 증착재료를 제1 오목부(251)내로 효과적으로 가둘 수 있도록 제1 오목부(251)의 입구의 크기에 맞춰 제1 오목부(251)의 깊이 역시 깊게 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 제1 오목부(251)는 제2 오목부(252)에 비해 전체적으로 크기가 크게 된다.
제2 방착부재(32)에서 제1 방착부재(31)의 제2 개구(312)를 덮는 부분은 제2 개구(312)의 크기보다 크게 형성되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제1 오목부(251)의 입구에는 제1 오목부(251)의 입구의 주위로부터 제1 오목부(251)의 입구의 중앙, 즉, 제2 개구(312)의 중앙을 향해 소정의 길이로 연장된 차양부(33)(제1차양부)를 가지게 된다. 이렇게 형성된 차양부(33)는 제1 오목부(251)의 저면 내지 측벽에 퇴적된 증착재료가 낙하하여 다시 증착원(23)쪽으로 떨어지는 것을 방지할 수 있으며, 제1 오목부(251)의 입구보다 내측이 넓은 구조를 가지기 때문에 일단 제1 오목부(251)의 입구를 통해 안쪽으로 들어온 증착재료를 보다 효과적으로 제1 오목부(251)내에 가두어 둘 수 있다.
차양부(33)의 길이는 예열위치(237)의 도가니로부터 비산되는 증착재료의 비산 각도를 고려하여, 예열위치(237)의 도가니로부터 비산되는 증착재료가 충분히 제1 오목부(251)내로 들어가는 것을 방해하지 않으면서도, 제1 오목부(251)의 저면 내지 측벽으로부터 낙하되는 증착재료가 증착원(23)측으로 낙하하는 것을 저감할 수 있는 적절한 길이를 가지는 것이 바람직하다.
차양부(33)로 낙하된 증착재료가 증착원(23)쪽으로 다시 낙하하는 것을 보다 효과적으로 방지하기 위해, 차양부(33)의 선단부는 증착원(23)과 반대방향으로 휘어지도록 형성(트랩 구조)하는 것이 바람직하다. 다만, 휘어진 길이는 예열위치(234)의 도가니로부터 비산하는 증착재료가 제1 오목부(251)내로 진입하는 것을 실질적으로 방해하지 않도록 하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는 제1 방착부재(31)의 제2 개구(312)에 대응하는 제2 방착부재(32)의 부분를 제2 개구(312)보다 크게 하여 차양부(33)가 형성되도록 하였으나, 차양부(33)는 이에 한정되지 않으며, 제1 오목부(251)의 입구의 주위로부터 제1 오목부(251)의 입구의 중앙을 향해 연장되어 있으면 된다. 예컨대, 차양부(33)는 제1 방착부재(31) 및 제2 방착부재(32)와 별도의 부재로 제1 오목부(251)의 입구 부근에 설치될 수도 있으며, 결과적인 구조가 제1 오목부의 입구보다 내측이 넓어지는 구조를 가지면 된다.
또한, 본 실시형태에서는 제1 오목부(251)에 차양부(33)가 설치되는 것을 위주로 설명하였으나, 제2 오목부(252)에도 차양부(제2 차양부)가 소정의 길이로 설치될 수 있다. 이를 통해, 제2 오목부(252)의 저면 및 측벽에 퇴적된 증착재료가 증착후 위치의 도가니측으로 떨어지는 것을 방지할 수 있고, 제2 오목부(252)내로 들어온 증착재료를 보다 효과적으로 가두어 둘 수 있다.
제2 방착부재(32)에는 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 오목부(251)로 들어온 증착재료 중 예열위치(237)의 도가니의 증발 레이트를 모니터링하는 예열 증발 레이트 모니터(271)로 향하여 비산하는 증착재료를 가이드하는 가이드부(321)와 모니터용 개구(322)가 형성된다. 즉, 제 1 오목부(251)의 측벽 및/ 또는 저면중에서 예열위치(237)의 도가니로부터 예열 증발 레이트 모니터(271)로 향하는 경로상의 부분은 막혀 있지 않고, 예열위치(237)의 도가니로부터 비산된 증착재료가 가이드부(321) 및 모니터용 개구(322)를 통해 예열 증발 레이트 모니터(271)에 도달할 수 있도록 한다.
가이드부(321)는 예열 증발 레이트 모니터(271)로 향하는 증착재료 이외의 이와 다른 각도로 비산하는 증착재료가 진공챔버내의 다른 부분을 오염시키는 것을 방지하고 예열 증발 레이트 모니터(271)로 향하는 증착재료만이 모니터용 개구(322)를 통과할 수 있도록 가이드할 수 있는 형상 및 크기를 가진다. 특히, 가이드(321)는 제1 오목부(251)의 측벽으로부터 연장하도록 형성되고, 그 선단에 모니터용 개구(322)가 설치되는 것이 보다 바람직하다. 이는 예열 증발 레이트 모니터(271)가 예열위치(237)의 도가니의 증발 레이트를 보다 정확하게 계측하기 위해서 예열 증발 레이트 모니터(271)의 원반(수정진동자)의 중심선이 예열위치(237)의 도가니의 중심을 향하도록 할 필요가 있는데, 가이드(321)를 제1 오목부의 측벽으로부터 설치하고 그 연장선상에 모니터용 개구(322)를 설치함으로써, 가이드(321)와 모니터용 개구(322)를 경사지게 배치할 수 있고, 이에 의해, 예열위치 증발 레이트 모니터(271)까지의 거리를 확보하면서도 증착위치(232)의 도가니를 개폐하는 증착원 셔터(26)와의 간섭을 피할 수 있고, 증발 레이트가 너무 커져 예열 증발 레이트 모니터(271)의 수명이 단축되는 것을 방지할 수도 있다.
<전자디바이스의 제조방법>
다음으로, 본 실시형태의 성막 장치를 이용한 전자 디바이스의 제조 방법의 일례를 설명한다. 이하, 전자 디바이스의 예로서 유기 EL 표시장치의 구성 및 제조 방법을 예시한다.
우선, 제조하는 유기 EL 표시장치에 대해 설명한다. 도 5(a)는 유기 EL 표시장치(60)의 전체도, 도 5(b)는 1 화소의 단면 구조를 나타내고 있다.
도 5(a)에 도시한 바와 같이, 유기 EL 표시장치(60)의 표시 영역(61)에는 발광소자를 복수 구비한 화소(62)가 매트릭스 형태로 복수 개 배치되어 있다. 상세 내용은 후술하지만, 발광소자의 각각은 한 쌍의 전극에 끼워진 유기층을 구비한 구조를 가지고 있다. 또한, 여기서 말하는 화소란 표시 영역(61)에 있어서 소망의 색 표시를 가능하게 하는 최소 단위를 지칭한다. 본 실시예에 관한 유기 EL 표시장치의 경우, 서로 다른 발광을 나타내는 제1 발광소자(62R), 제2 발광소자(62G), 제3 발광소자(62B)의 조합에 의해 화소(62)가 구성되어 있다. 화소(62)는 적색 발광소자, 녹색 발광소자, 청색 발광소자의 조합으로 구성되는 경우가 많지만, 황색 발광소자, 시안 발광소자, 백색 발광소자의 조합이어도 되며, 적어도 1 색 이상이면 특히 제한되는 것은 아니다.
도 5(b)는 도 5(a)의 A－B선에 있어서의 부분 단면 모식도이다. 화소(62)는 기판(63) 상에 제1 전극(양극)(64), 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67), 제2 전극(음극)(68)을 구비한 유기 EL 소자를 가지고 있다. 이들 중 정공 수송층(65), 발광층(66R, 66G, 66B), 전자 수송층(67)이 유기층에 해당한다. 또한, 본 실시형태에서는, 발광층(66R)은 적색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66G)는 녹색을 발하는 유기 EL 층, 발광층(66B)는 청색을 발하는 유기 EL 층이다. 발광층(66R, 66G, 66B)은 각각 적색, 녹색, 청색을 발하는 발광소자(유기 EL 소자라고 부르는 경우도 있음)에 대응하는 패턴으로 형성되어 있다. 또한, 제1 전극(64)은 발광소자별로 분리되어 형성되어 있다. 정공 수송층(65)과 전자 수송층(67)과 제2 전극(68)은, 복수의 발광소자(62R, 62G, 62B)와 공통으로 형성되어 있어도 좋고, 발광소자별로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 제1 전극(64)과 제2 전극(68)이 이물에 의해 단락되는 것을 방지하기 위하여, 제1 전극(64) 사이에 절연층(69)이 설치되어 있다. 또한, 유기 EL 층은 수분이나 산소에 의해 열화되기 때문에, 수분이나 산소로부터 유기 EL 소자를 보호하기 위한 보호층(70)이 설치되어 있다.
도 5(b)에서는 정공수송층(65)이나 전자 수송층(67)이 하나의 층으로 도시되었으나, 유기 EL 표시 소자의 구조에 따라서, 정공블록층이나 전자블록층을 포함하는 복수의 층으로 형성될 수도 있다. 또한, 제1 전극(64)과 정공수송층(65) 사이에는 제1 전극(64)으로부터 정공수송층(65)으로의 정공의 주입이 원활하게 이루어지도록 할 수 있는 에너지밴드 구조를 가지는 정공주입층을 형성할 수도 있다. 마찬가지로, 제2 전극(68)과 전자수송층(67) 사이에도 전자주입층이 형성될 수 있다.
다음으로, 유기 EL 표시장치의 제조 방법의 예에 대하여 구체적으로 설명한다.
우선, 유기 EL 표시장치를 구동하기 위한 회로(미도시) 및 제1 전극(64)이 형성된 기판(63)을 준비한다.
제1 전극(64)이 형성된 기판(63) 위에 아크릴 수지를 스핀 코트로 형성하고, 아크릴 수지를 리소그래피 법에 의해 제1 전극(64)이 형성된 부분에 개구가 형성되도록 패터닝하여 절연층(69)을 형성한다. 이 개구부가 발광소자가 실제로 발광하는 발광 영역에 상당한다.
절연층(69)이 패터닝된 기판(63)을 제1 유기재료 성막 장치에 반입하여 기판 보유 지지 유닛으로 기판을 보유 지지하고, 정공 수송층(65)을 표시 영역의 제1 전극(64) 위에 공통층으로서 성막한다. 정공 수송층(65)은 진공 증착에 의해 성막된다. 실제로는 정공 수송층(65)은 표시 영역(61)보다 큰 사이즈로 형성되기 때문에, 고정밀의 마스크는 필요치 않다.
다음으로, 정공 수송층(65)까지 형성된 기판(63)을 제2 유기재료 성막 장치에 반입하고, 기판 보유 지지 유닛에서 보유 지지한다. 기판과 마스크의 얼라인먼트(제1 얼라인먼트 및 제2 얼라인먼트)를 행하고, 기판을 마스크 상에 재치하여, 기판(63)의 적색을 발하는 소자를 배치하는 부분에 적색을 발하는 발광층(66R)을 성막한다.
발광층(66R)의 성막과 마찬가지로, 제3 유기재료 성막 장치에 의해 녹색을 발하는 발광층(66G)을 성막하고, 나아가 제4 유기재료 성막 장치에 의해 청색을 발하는 발광층(66B)을 성막한다. 발광층(66R, 66G, 66B)의 성막이 완료된 후, 제5 유기재료 성막 장치에 의해 표시 영역(61)의 전체에 전자 수송층(67)을 성막한다. 전자 수송층(67)은 3 색의 발광층(66R, 66G, 66B)에 공통의 층으로서 형성된다.
전자 수송층(67)까지 형성된 기판을 금속성 증착재료 성막 장치로 이동시켜 제2 전극(68)을 성막한다. 본 발명에 의하면, 금속성 전극재료를 성막할 때, 증착원상에 배치된 방착부재의 예열위치 및/또는 증착후 위치에 대응하는 위치에 오목부를 형성함으로써, 예열위치의 도가니나 증착후 위치의 도가니로부터 비산된 증착재료가 방착부재에서 반사 내지 재증발하여 진공챔버내의 다른 부분을 오염시키는 것을 효과적으로 저감시킬 수 있다.
그 후 플라스마 CVD 장치로 이동시켜 보호층(70)을 성막하여, 유기 EL 표시장치(60)를 완성한다.
절연층(69)이 패터닝 된 기판(63)을 성막 장치로 반입하고 나서부터 보호층(70)의 성막이 완료될 때까지는, 수분이나 산소를 포함하는 분위기에 노출되면 유기 EL 재료로 이루어진 발광층이 수분이나 산소에 의해 열화될 우려가 있다. 따라서, 본 예에 있어서, 성막 장치 간의 기판의 반입, 반출은 진공 분위기 또는 불활성 가스 분위기 하에서 행하여진다.
이상과 같은 제조 방법을 이용하면 금속성 증착재료 성막장치의 진공챔버의 오염으로 인한 유기 EL 표시 장치의 불량을 감소시킬 수 있고, 금속성 증착재료 성막장치에 대한 메인티넌스 주기를 늘릴 수 있어, 유기 EL 표시 소자의 제조 라인의 전체적인 스루풋을 향상시킬 수 있다.
상기 실시예는 본 발명의 일 예를 나타낸 것으로, 본 발명은 상기 실시예의 구성에 한정되지 않으며, 그 기술사상의 범위내에서 적절히 변형하여도 된다.
2: 성막장치
20: 진공 챔버
22: 기판 보유지지 유닛
23: 증착원
25: 방착부재
26: 증착원 셔터
27: 증발 레이트 모니터
31: 제1 방착부재
32: 제2 방착부재
33: 차양부
251: 제1 오목부
252: 제2 오목부
311: 제1 개구
312: 제2 개구
321: 가이드부
322: 모니터용 개구

Claims (17)

  1. 기판에 증착재료를 증착하는 성막장치로서,
    증착재료를 수납하는 복수의 도가니를 포함하는 증착원과,
    상기 복수의 도가니를, 증착 위치, 상기 증착 위치에 이동하기 전에 예열되는 위치인 예열 위치, 및 도가니가 상기 증착 위치의 다음에 이동하는 위치인 증착후 위치에 각각 이동시키기 위한 이동 수단과,
    상기 증착원 상에 설치되며, 상기 복수의 도가니 중 일부의 도가니로부터 증발된 증착재료가 기판을 향하여 비산하는 것을 막는 방착부재를,
    포함하며,
    상기 방착부재는,
    상기 예열 위치에 대응하는 위치에 설치되며 상기 증착원으로부터 볼 때 오목한 형상을 가지는 제1 오목부와,
    상기 증착후 위치에 대응하는 위치에 설치되며 상기 증착원으로부터 볼 때 오목한 형상을 가지는 제2 오목부와,
    상기 증착 위치, 상기 예열 위치 및 상기 증착후 위치와는 별개의 위치에 있는 도가니를 차단하는 평판 부재를 포함하며,
    상기 방착부재의 상기 증착 위치에 대응하는 위치에 제1 개구가 마련되어 있는 성막장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이동 수단이 상기 증착원을 회전시킴으로써 상기 복수의 도가니가 이동할 수 있는 성막장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서, 상기 평판 부재에, 상기 제1 개구, 상기 예열 위치에 대응하는 위치에 형성된 제2 개구, 및 상기 증착후 위치에 대응하는 위치에 형성된 제3 개구가 마련되며,
    상기 방착부재는,
    상기 제2 개구를 덮도록 상기 평판 부재상에 설치되어 상기 제1 오목부를 구성하는 부재와,
    상기 제3 개구를 덮도록 상기 평판 부재상에 설치되어, 상기 제2 오목부를 구성하는 부재를 포함하는 성막장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 예열 위치의 도가니로부터 증착재료가 증발되는 레이트를 모니터링하기 위한 예열 증발 레이트 모니터를 더 포함하고,
    상기 방착부재는 상기 예열 위치의 도가니로부터 상기 예열 증발 레이트 모니터를 향하여 비산하는 증착재료가 통과하는 모니터용 개구를 포함하는, 성막장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 방착부재는 상기 제1 오목부의 측벽으로부터 상기 예열 증발 레이트 모니터를 향해 경사지게 연장하는 가이드부를 더 포함하며, 상기 모니터용 개구는 상기 가이드부의 선단부에 형성되는 성막장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제2 오목부보다 그 입구의 크기 및 깊이가 큰, 성막장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제1 오목부의 입구의 주위로부터 상기 제1 오목부의 입구의 중앙을 향해 소정의 길이로 연장하는 차양부를 포함하는, 성막장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제2 오목부는 상기 제2 오목부의 입구의 주위로부터 상기 제2 오목부의 입구의 중앙을 향해 소정의 길이로 연장하는 차양부를 포함하는, 성막장치.
  15. 제1항에 있어서, 상기 제1 오목부는 상기 제1 오목부의 입구의 주위로부터 상기 제1 오목부의 입구의 중앙을 향해 소정의 길이로 연장하는 제1 차양부를 포함하고, 상기 제2 오목부는 상기 제2 오목부의 입구의 주위로부터 상기 제2 오목부의 입구의 중앙을 향해 소정의 길이로 연장하는 제2 차양부를 포함하는, 성막장치.
  16. 제1항, 제2항, 제7항, 제10항 내지 제15항 중 어느 한 항의 성막장치를 사용하여, 유기 EL 표시 소자의 전극층을 형성하는 성막방법.
  17. 제16항의 성막방법을 사용하여, 유기 EL 표시 소자를 제조하는 방법.
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